不要輕易扔掉無(wú)源探頭

在當(dāng)前的高速電路領(lǐng)域中，有源電壓探頭已經(jīng)成為連接信號(hào)的“必經(jīng)”工具。有源探頭提供了更寬的帶寬和更低的電容負(fù)荷，成為測(cè)量高頻信號(hào)或高阻抗電路的很好選擇。在測(cè)量較低頻率范圍內(nèi)的頻率時(shí)，它們通常是首選探頭，這也是因?yàn)橹械葞?strong>示波器標(biāo)配的無(wú)源探頭通常性能較差。

泰克公司提供100多種示波器探頭和探針，最高帶寬達(dá)20GHz

但技術(shù)發(fā)展的步伐永遠(yuǎn)沒(méi)有停頓，無(wú)源探頭技術(shù)也不例外。示波器電路內(nèi)部、探頭帶寬提高、輸入電容以及自動(dòng)探頭補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，這些因素相結(jié)合，把傳統(tǒng)無(wú)源探頭的劣勢(shì)轉(zhuǎn)化成了優(yōu)勢(shì)。

在歷史上，通用無(wú)源探頭對(duì)堅(jiān)固耐用的重視要超過(guò)對(duì)性能的重視。這種矛盾長(zhǎng)期來(lái)一直存在，因?yàn)檫@些探頭主要用來(lái)觀察低速信號(hào)。這種矛盾一直沒(méi)有得到解決，因?yàn)閯?chuàng)建一種堅(jiān)固耐用、高性能、而又能夠測(cè)量數(shù)百伏電壓的探頭面臨著重大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

有源探頭最低帶寬一般為1GHz，測(cè)量電壓低于20V，缺乏無(wú)源探頭的強(qiáng)健性。無(wú)源探頭帶寬一般為500 MHz以下，測(cè)量數(shù)百伏電壓，堅(jiān)固耐用。在新型無(wú)源探頭技術(shù)中，無(wú)源探頭提供了高達(dá)1 GHz的帶寬，同時(shí)仍能保持高壓測(cè)量功能及日常使用所需的堅(jiān)固性。

泰克TPP1000無(wú)源探頭提供1 GHz模擬帶寬以及小于4 pF的電容負(fù)荷

探頭在探頭尖端數(shù)據(jù)中提供的輸入電容和輸入電阻非常重要，因?yàn)樗鼈冇绊懼粶y(cè)電路。在外部設(shè)備(如探頭)連接到測(cè)試點(diǎn)時(shí)，它在信號(hào)源上會(huì)再現(xiàn)為額外的負(fù)荷，從電路吸收電流。這種負(fù)荷或吸收的信號(hào)電流會(huì)改變測(cè)試點(diǎn)后面的電路操作，改變測(cè)試點(diǎn)上看到的信號(hào)。理想的探頭擁有無(wú)窮大的阻抗，但事實(shí)上這是不可能的，因?yàn)樘筋^必須吸收部分少量信號(hào)電流。

探頭的挑戰(zhàn)在于把負(fù)荷保持在盡可能低的水平。最大的問(wèn)題是探頭尖端的電容。對(duì)低頻來(lái)說(shuō)，這個(gè)電容擁有非常高的電抗，對(duì)被測(cè)電路很少或沒(méi)有影響。隨著頻率提高，電容電抗下降，頻率越高，電容負(fù)荷越高。電容負(fù)荷影響著測(cè)量系統(tǒng)的帶寬和上升時(shí)間特點(diǎn)，降低了帶寬，提高了上升時(shí)間。新的無(wú)源探頭在探頭尖端提供了<4pF輸入電容，而標(biāo)準(zhǔn)無(wú)源探頭提供的輸入電容一般≥9.5 pF。通過(guò)這些新型無(wú)源探頭，用戶(hù)現(xiàn)在可以連接更長(zhǎng)的地線，而不會(huì)由于使用更高輸入電容的探頭而使信號(hào)劣化。

由于示波器和探頭的電路捆在一起，新的無(wú)源探頭的建立時(shí)間會(huì)明顯下降。以前，由于探頭和示波器輸入特點(diǎn)變化，通用無(wú)源探頭要求低頻補(bǔ)償。人們通常會(huì)忘記或跳過(guò)這一步，導(dǎo)致信號(hào)采集不準(zhǔn)確。新型無(wú)源探頭可以完成自動(dòng)低頻和高頻補(bǔ)償，其時(shí)間要短于手動(dòng)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)源探頭進(jìn)行低頻補(bǔ)償。一般來(lái)說(shuō)，用戶(hù)只需從示波器設(shè)置菜單中選擇補(bǔ)償程序即可，非常簡(jiǎn)單。

在大家爭(zhēng)相恐后地轉(zhuǎn)向無(wú)源探頭前，可能有必要重新考量最新的無(wú)源探頭。由于比以前的型號(hào)提供了更低的輸入電容和更寬的帶寬，新型無(wú)源探頭彌補(bǔ)了通用無(wú)源探頭和價(jià)格較高的有源探頭之間的市場(chǎng)空白。